NLT Hersenen en Leren

NLT Hersenen en Leren
Neuronen en gliacellen
Neuronen: neuronen zijn cellen die informatie ontvangen en doorgeven aan andere cellen. Neuronen
worden doorgaans ook wel zenuwcellen genoemd. Er zijn 3 soorten neuronen: sensorische
neuronen, motorische neuronen & schakelcellen. Deze verschillen in bouw, ligging en functie. De
vorm bepaalt het contact met andere cellen: hoe groter het aantal vertakkingen, hoe groter het
aantal verbindingen met andere cellen. Wat neuronen onderscheidt van andere lichaamscellen, is de
bijzondere prikkelbaarheid van hun celmembraan. Er zijn 2 soorten vertakkingen van neuronen:
axonen & dendrieten. Een axon is een vertakking die een impuls van het cellichaam af naar andere
neuronen of naar een spier of een klier leidt.
Een axon is vaak omgeven door een myelineschede als isolerende laag. Deze myelineschede laag
zorgt voor betere geleiding. Veel met myeline omgeven axonen bij elkaar geven een witte kleur. Het
einde van het axon heeft veel vertakkingen met verdikkingen: de zogenaamde presynaptische
eindplaatjes. Hier worden de neurotransmitters afgestaan, die via de synaps de volgende neuron
kunnen beïnvloeden.
Een dendriet is een boomvormig vertakte vezel die naar het uiteinde toe steeds dunner wordt.
Dendrieten geleiden informatie naar het cellichaam toe. Hun oppervlak is met speciale receptoren
bekleed om informatie van andere neuronen of zintuigcellen te ontvangen. Dendrieten zijn soms ook
met myeline omgeven.
Gliacellen: gliacellen geleiden geen impulsen maar geven wel stoffen door aan andere zenuwcellen.
Er kunnen verschillende gliacellen onderscheiden worden:
Astrocyten hebben een stervorm. Ze liggen rondom haarvaartjes in de hersenen en vormen deel van
de bloed-hersen barrière. Ze verwijderen ook sommige neurotransmitters in synapsen en ze spelen
een rol in de embryonale ontwikkeling van het centrale zenuwstelsel door vorming van geleidende
uitlopers waarlangs neuronen kunne groeien.
Oligodendrocyten vormen in de hersenen en het ruggenmerg de isolerende myelineschede om de
axonen.
Schwanncellen doen het zelfde als oligodendrocyten, alleen dan in het perifere zenuwstelsel. De
Schwanncel voedt het neuron waar hij zich omheen heeft gewikkeld.
De bloed-hersen barrière
De wand van alles bloedvaten zijn opgebouwd uit cellen die dicht tegen elkaar liggen, met op
sommige plekken een opening om voedingsstoffen/bacteriën/virussen door te laten. Bij
hersenbloedvaten zijn deze opening zo klein dat alleen water, zuurstof en koolstofdioxide er vrij
doorheen kunnen. Om de hersenen toch van genoeg energie te voorzien, is er een speciaal systeem
om glucose, aminozuren, thiamine en andere vitamines en hormonen d.m.v. actief transport toch de
barrière door te krijgen. Dit vergt veel energie. Dit is heel nuttig, omdat er op deze manier geen
schadelijke stoffen en virussen/bacteriën de hersenen in kunnen komen. Stoffen als caffeïne en
alcohol blijken wél door de barrière heen te kunnen.
Het zenuwstelsel
Het zenuwstelsel wordt verdeeld in het centrale zenuwstelsel en het perifere zenuwstelsel.
Het centrale zenuwstelsel bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. De hersenen wordt omgeven
door de schedel en het ruggenmerg loopt door de wervelkolom. Het hele centrale zenuwstelsel
wordt dus beschermd door een harde botstructuur.
Het perifere zenuwstelsel bestaat uit zenuwen die het centrale zenuwstelsel met de organen
verbinden. De zenuwen brengen informatie van de weefsels naar het centrale zenuwstelsel, en
geven opdrachten van het centrale zenuwstelsel door aan de organen.
Op grond van functie onderscheiden we het animale zenuwstelsel en het autonome zenuwstelsel.
Het animale zenuwstelsel is betrokken bij de handelingen van het organisme die bewust worden
uitgevoerd, zoals lopen of het oppakken van een pen. je hersenen geven deze opdracht aan de
motorische zenuwcellen die deze op hun beurt weer doorgeven aan de spieren in hand en arm
waardoor de spieren samentrekken. Deze spieractiviteit komt dus tot stand doordat jij dat wilt.
Het autonome zenuwstelsel functioneert zelfstandig. Het houdt de onbewuste functies zoals de
ademhaling en spijsvertering in stand en zorgt voor een constant inwendig milieu. Het werkt hierbij
nauw samen met het hormoonstelsel.de centra van het autonome zenuwstelsel liggen in de
hypothalamus, de hersenstam en het lymbisch systeem. Het autonome zenuwstelsel is weer onder te
verdelen in het orthosympathische en het parasympathische zenuwstelsel.
Het orthosympathische zenuwstelsel stimuleert processen die het lichaam in actieve toestand
brengen, zo nemen bijvoorbeeld de hartslag- en ademfrequentie toe, maar neemt de spijsvertering
daarentegen af om de stofwisseling in de spieren te bevorderen. Het orthosympathische
zenuwstelsel brengt impulsen via het ruggenmerg naar de grensstrengen en vervolgens naar de
organen.
Het parasympathische zenuwstelsel stimuleert processen die het lichaam in een staat van rust
brengen. Bijvoorbeeld de frequentie van hartslag en ademhaling neemt af. De vertering wordt juist
weer gestimuleerd. Bij het parasympathische zenuwstelsel vindt de impulsgeleiding plaats via de
nervus vagus naar organen als ogen, longen en maag, en via de bekkenzenuw vanuit het ruggenmerg
naar de urineblaas en de geslachtsorganen.
Impulsopwekking en geleiding
de rustpotentiaal wordt gehandhaaft door de volgende factoren:



De Na/K-pomp. Deze pompt voortdurend Na+-ionen de cel uit en K+-ionen de cel in, zodat in
het inwendige van de cel de kaliumconcentratie veel hoger is en de natriumconcentratie veel
lager dan erbuiten. De energie wordt geleverd door ATP.
De membraanpermeabiliteit. Via ion-kanaaltjes in het celmembraan kunnen de Na-ionen
terug naar binnen en de K-ionen terug naar buiten diffunderen, maar de doorlaatbaarheid
van de K-kanaaltjes is in rust veel groter dan die van Na-kanaaltjes, zodat er netto veel
minder positieve ionen naar binnen dan naar buiten diffunderen.
De verdeling van deze en andere geladen deeltjes aan beide zijden van het celmembraan
veroorzaakt een negatieve spanning aan de binnenkant ten opzichte van de buitenkant. Er
heerst een spanning, de rustpotentiaal. De rustpotentiaal van zenuwcellen is ongeveer
-70 mV. Door deze potentiaal is de cel prikkelbaar. Alle cellen in je lichaam hebben een
rustpotentiaal, maar alleen de zenuw- en spiercellen blijkt de ion-permeabiliteit van hun
membraan na een prikkel sterk te veranderen: de actiepotentiaal.
Het verloop van een actiepotentiaal
Het begint bij een rustpotentiaal. Dan ontvangt het celmembraan een prikkel. Hierdoor stijgt de
membraanpermeabiliteit en stromen er veel Na+-ionen naar binnen. Hierdoor wordt de binnenkant
van het membraan minder negatief en stijgt de membraanpotentiaal die eerst -70 mV was.
Als de prikkel sterk genoeg is kan de potentiaal de drempelwaarde van -50 mV overschrijden. Wordt
deze drempelwaarde bereikt, dan gaan alle natriumkanaaltjes open en stroomt de grote overmaat
natrium-ionen van buiten naar binnen. Hierdoor bereikt de membraanpotentiaal zelfs tijdelijk een
positieve waarde tot ongeveer +30 mV, een tijdelijke omkering van de lading ten opzichte van het
plasmamembraan. De potentiaal daalt daarna wel weer snel, want de kaliumkanaaltjes reageren
hierop en gaan open. Er is hierbij een vertraging van een milliseconde. Door het opengaan van de
kaliumkanaaltjes stromen de kalium-ionen naar buiten. Hierdoor wordt de negatieve lading van de
inhoud van de cel ten opzichte van de buitenkant hersteld: repolarisatie.
De membraanpotentiaal dalen tijdelijk zelfs tot iets onder de rustpotentiaal, tot -80 mV. dit wordt
hyperpolarisatie genoemd. Nu begint de herstelfase: de Na/K-pomp zorgt voor terugkeer naar de
normale concentratie van natrium- en kalium-ionen in de cel.
Geleiding over de synaps
Als de actiepotentiaal bij de synaps aankomt zorgt deze ervoor dat de calciumkanaaltjes open gaan,
waardoor er calcium naar binnen stroomt. Door deze toestroom is er een tijdelijke depolarisatie.
Hierdoor bewegen blaasjes met neurotransmitters naar het membraan en versmelten er mee en
breken erdoorheen, openen zich en storten hun inhoud uit in de synaptische spleet. De
neurotransmitters binden aan de receptoren aan de overkant van de spleet, het postsynaptisch
membraan. Wat er daarna gebeurt op het postsynaptisch membraan, is afhankelijk van de
neurotransmitter.
Nadat dit is gebeurd worden transportmoleculen geactiveerd om natrium-ionen de cel in te laten. De
binnenkant van de cel wordt hierdoor minder negatief geladen; de membraanpotentiaal stijgt, het
membraan wordt enigszins gedepolariseerd. Er ontstaat een EPSP (= Excitatoire PostSynaptische
Potentiaal). Deze EPSP is een aantal millivolts sterk. Eén actiepotentiaal veroorzaakt op deze wijze
één EPSP. Een aantal EPSP’s samen kunnen de drempel overschrijden, één EPSP alleen is niet genoeg.
Als de neurotransmitter zich bindt aan remmende receptoren, worden deze hierdoor geactiveerd om
negatieve chloor-ionen de cel in te laten. Hierdoor wordt het membraan juist negatiever geladen in
plaats van positiever. Dit wordt een IPSP (= Inhiberende PostSynaptische Potentiaal) genoemd.
Indeling van de hersenen
-
Frontaalkwab
o Grootste van de 4
o Hier bevindt zich het menselijk bewustzijn
o Hier is ook de primaire motorische cortex, van waaruit bewegingen worden
aangestuurd.
o Voor de primaire motorische cortex ligt de premotorische cortex, ook wel secundaire
motorische cortex genoemd. Deze is vooral actief bij het voorbereiden van een
-
-
-
-
-
beweging. Hier komt informatie binnen over het lichaamsdeel dat bewogen moet
worden. Ook ontvangt deze informatie over de houding waarin je verkeert.
o In de frontale cortex ligt ook opgeslagen hoe bewegingen die je reeds hebt geleerd,
uitgevoerd moeten worden, zoals lopen, fietsen, schrijven, zwemmen, etc.,
handelingen waarbij veel verschillende spieren gecoördineerd moeten
samenwerken.
o in de linkerhelft van de frontaalkwab ligt ook het gebied van Broca. Dit zorgt ervoor
dat wat we zeggen goed verstaanbaar is.
Occipitaalkwab
o De kleinste hersenkwab.
o Deze is vooral betrokken bij het zien. Hier liggen dus ook het primaire - en secundaire
visuele centrum.
o Het primaire visuele centrum registreert wat je op een bepaald moment ziet.
o Het secundaire visuele centrum zorgt ervoor dat je herkent wat je eerder hebt
gezien. Bijvoorbeeld: je primaire visuele centrum registreert een spons. Je
secundaire visuele centrum weet dan dat je hiermee een raam kan schoonmaken.
Pariëtaalkwab (wandbeenkwab)
o aan de voorkant van de pariëtaalkwab, vlak achter de groeve, ligt de primaire
sensorische cortex. Hier vindt de gewaarwording plaats van gevoelsprikkels (bv.
Druk, tast, pijn, warmte, kou, spierspanning). Elke deel van het lichaam heeft zijn
eigen plaats op de sensorische schors.
o De pariëtaalkwab is ook betrokken bij aandacht, ruimtelijk inzicht, lezen en rekenen.
Temporaalkwab
o Hier bevindt zich het primaire gehoorcentrum, waar impulsen komend vanuit de
oren worden verwerkt.
o Ernaast ligt het auditief associatiegebied, een databank van het auditief geheugen.
o In de temporaalkwab bevindt zich ook het gebied van Wernicke, wat vooral
belangrijk is voor het begrip van taal.
o In een van de onderste plooien van de temporaalkwab ligt de fusiforme gyrus. Deze
lijkt betrokken te zijn bij het verwerken van ingewikkelde visuele informatie, zoals
het herkennen van gezichten.
Cerebellum (kleine hersenen)
o Bestaat uit de medulla, de pons en de middenhersenen.
Medulla
o Controleert een aantal levensbelangrijke functies zoals ademhaling en hartslag.
o Regelt reflexen als hoesten en slikken.
o Hier kruisen de zenuwbanen van de rechterhersenhelft met die van de
linkerhersenhelft.
Pons
o Verbindt grote hersenen met kleine hersenen.
Middenhersenen
o Zijn betrokken bij de regulatie van zintuigelijke en motorische functies als de
oogbeweging.
o Coördineert visuele en auditieve reflexen.
o Hier bevinden zich de basale ganglia die om de thalamus gelegen zijn. De basale
ganglia zijn zenuwknopen die betrokken zijn bij het op elkaar afstemmen van
bewegingsimpulsen. Ook het onthouden van wat er moet gebeuren voor een
doelgerichte beweging vindt in de basale ganglia plaats.
-
-
-
-
-
-
-
limbisch systeem
o bestaat uit de bulbus olfactorius, de thalamus, de hypothalamus, de hippocampus en
de amygdala.
o Belangrijk voor motivatie en emoties als angst en agressie. Functioneert buiten de
wil om.
Thalamus
o De thalamus bestaat uit 2 helften, ieder gelegen tegen de onderkant van de beide
helften van de grote hersenen.
o Via de thalamus gaat alle informatie van de zintuigen naar de primaire sensorische
cortex in de pariëtaalkwab.
o De thalamus selecteert belangrijke van minder belangrijke prikkels (met uitzondering
van prikkels die vanuit het reukzintuig komen).
o Is betrokken bij de handhaving van emoties en het bewustzijn.
Hypothalamus
o Ligt onder de thalamus.
o De hypothalamus is het regelcentrum voor het handhaven van een constant
inwendig milieu (homeostase).
o De hypothalamus stuurt het autonome zenuwstelsel aan.
Bulbus olfactorius
o Zijn er 2 van.
o Geven impulsen door vanuit de reukzintuigcellen aan de hersencortex maar ook aan
de hypothalamus en de amygdala.
Hippocampus
o Zijn er 2 van.
o Spelen een belangijker rol bij het opslaan van informatie in het geheugen en bij
ruimtelijke oriëntatie.
Amygdala (amandelkernen)
o Het gebied waar reuk binnenkomt in de hersenen heeft een directe verbinding met
de amygdala.
o De amygdala legt verbanden tussen informatie van verschillende zintuigen en
koppelt deze aan emoties.
Gebied van Wernicke
o Betrokken bij het begrijpen van taal.
Fusiforme gyrus
o Betrokken bij het verwerken van ingewikkelde visuele informatie, zoals gezichten.
Gebied van Broca
o Zorgt ervoor dat wat je zegt, verstaanbare taal is.
Corpus callosum
o Verbindt de 2 grote hersenhelften.
Metingen van de elektrische activiteit in de hersenen
De elektrische stroompjes in je hersenen kunnen worden gemeten d.m.v. een electroencephalogram (EEG). Er worden elektroden op de hoofdhuid geplaatst. Elke elektrode geeft iets
weer over de elektrische activiteit van het hersengebied dat er onder zit. Deze techniek registreert
zogenaamde massapotentialen. Dit is de opgetelde activiteit van een heleboel zenuwcellen.
-
-
-
-
CT-scan
o Maakt gebruik van röntgenstraling.
o Geeft een 3D beeld
o Er worden vanuit vele hoeken scans gemaakt. Deze worden gecombineerd waardoor
een 3D beeld ontstaat.
PET-scan
o Er wordt een molecuul met een radioactief atoom in je lichaam gespoten die straling
afgeeft als deze vervalt. Het straalt 2 fotonen in tegengestelde richting uit. Deze
worden opgevangen door 2 detectoren. Er is een rechte lijn. Je kunt zo de plaats
bepalen van het molecuul met de radioactieve atoom. Meestal wordt hiervoor 18Ffluordesoxyglucose gebruikt.
MRI-scan
o Maakt gebruik van magnetische resonantie. Je lichaam wordt in een magneetveld
dat tien keer zo sterk is als het aardmagneetveld gelegd. De H-atomen gaan zich als
kleine magneetjes gedragen en gaan zich richten naar het magneetveld. Als deze
atomen vervolgens terug floepen zenden ze weer radiogolven uit. Die golven
vertellen waar watermoleculen zitten.
fMRI-scan
o Dit is een nadere uitwerking van de MRI.
o Hiermee de gebieden waar het meeste zuurstof wordt gebruikt zichtbaar gemaakt.